선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 그래서 본 연구에서는 기존의 연구가 굴패각을 분쇄하여 혼화제 사용 여부®와 잔골재보다 굵은골재 중점 (4)으로 사용하는 바와는 달리 굴 패각을 실제 현장에서 사용 가능한 잔골재 대체재로 활용하여 굴패각의 콘크리트 성질 및 제반 강도 특성을 연구하여 굴패각 콘크리트의 실용성을 위한 기초자료를 제공하고 환경적 측면 및 자원 재활용 측면과 함께 굴 패각 처리에 일익을 담당하고자 한다.
제안 방법
- 굴 패각은 남해지역 해안에서 굴 양식 부산물로 발생된 폐기 패각을 채취하여 세척한 뒤 강력한 통풍으로 먼지를 제거하고 110±10℃ 건 조로에서 24시간 건조시킨 후 분쇄하여 5.0mm, 3.0mm, 1.0mm 표준 체를 각각 순차적으로 이용하여 입도크기를 분류하였다. Table 3은 사용한 굴 패각의 물리적 성질을 나타낸 것이다.
- 굴 패각을 잔골재 대체재로 사용하기 위하여 집하장에서 수집한 굴 패각을 잔골재 크기의 5mm이하로 분쇄하여 5.0mm, 3.0mm, 1.0mm 표준체를 각각 순차적으로 사용하여 입도 크기를 분류하였다.
- 배합순서는 각 재료에 대해 먼저 사용량을 정확히 개량한 후 굵은 골재, 잔골재, 굴패각, 시멘트의 순으로 넣고 1분 정도 고르게 건비빔 한 후 필요량의 물을 추가하여 약 4~5분간 재료가 균질하게 배합될 수 있게 하였으며 KS F 2403 공시체 제작 및 양생 방법 규정에 따라 제작 및 양생을 하였다. 그리고 혼합방법은 되풀이되는 굴 패각 사용량 변경, 많은 공 시체 수 그리고 반복적인 공시체 제작 관계로 강제식 믹서기를 사용하지 않고 직접 손 비빔으로 혼합하여 제작하였으며 손비빔시 측정한 물의 양이 유실되지 않도록 주의하면서 작업을 실시하였다. 여기서 사용한 공 시체 크기는 휨강도에 있어서는 15c”15 cmx52cm의 각 1개씩을, 다른 강도에 대해서는「10cm x20cm으로 각각의 변수에 대해 3개씩을 기본으로 하고 재령 단계별을 고려하여 공시 체를 제작한 후 지나친 건조에 따른 균열이 발생하지 않도록 자주 살수하여 실험실에서 자연 건조상태로 양생하였다.
- 본 실험의 배합에 있어서 굴 패각 건조상태를 표면 건조상태로 하고 혼화제는 배합 후 작업성 정도가 어려운 상태에 대해서만 사용하였다. 배합순서는 각 재료에 대해 먼저 사용량을 정확히 개량한 후 굵은 골재, 잔골재, 굴패각, 시멘트의 순으로 넣고 1분 정도 고르게 건비빔 한 후 필요량의 물을 추가하여 약 4~5분간 재료가 균질하게 배합될 수 있게 하였으며 KS F 2403 공시체 제작 및 양생 방법 규정에 따라 제작 및 양생을 하였다.
- 본 연구의 주요 변화 요인으로는 배합유형, 물시멘트비(W/C), 굴패각 입도 크기, 굴 패각의 대체율로 구분하며 이에 대해 배합유형을 3종류로, 물시멘트비 (W/C)를 55, 60, 65%로, 굴 패각 입도크기를 3.0~ 5.0mm, 1.0~3.0mm, 1.0mm 이하, 그리고 이를 모두 같은 양을 취한 5.0mm 이하로 구분하여 굴패각 대체율을 0%, 10%, 30%, 50%로 하여 기준의 일반 콘크리트와 함께 굴 패각 콘크리트의 성질과 강도 변화를 연구하였다.
- 사용한 배합설계 표는 Table 4와 같다. 여기서 각 물시멘트비에 대해 물과 시멘트, 굵은골재 사용량은 일정하게 하고 굴 패각을 잔골재로 대체시킨 정도에 따라 이에 수반되는 제반 특성과 강도 변화를 조사한다.
- 여기서 굴 패각 콘크리트의 강도는 압축강도, 쪼갬인 장강도, 부착강도 그리고 휨강도로 하고 압축강도는 재령 7일, 14일, 28일, 91일에 있어서, 인장강도는 재령 7일, 28일, 부착 강도 및 휨강도는 재령 28일에만 대하여 강도 변화를 연구하며 강도 상호관계 및 대체율에 대한 탄성계수 값을 조사. 연구하였다.
- 그리고 혼합방법은 되풀이되는 굴 패각 사용량 변경, 많은 공 시체 수 그리고 반복적인 공시체 제작 관계로 강제식 믹서기를 사용하지 않고 직접 손 비빔으로 혼합하여 제작하였으며 손비빔시 측정한 물의 양이 유실되지 않도록 주의하면서 작업을 실시하였다. 여기서 사용한 공 시체 크기는 휨강도에 있어서는 15c”15 cmx52cm의 각 1개씩을, 다른 강도에 대해서는「10cm x20cm으로 각각의 변수에 대해 3개씩을 기본으로 하고 재령 단계별을 고려하여 공시 체를 제작한 후 지나친 건조에 따른 균열이 발생하지 않도록 자주 살수하여 실험실에서 자연 건조상태로 양생하였다.
- 휨강도 시험은 3등 분점 하중 법으로 실험을 실시하였으며 부착강도 시험 시 매입용 사용철근은 SD400 D10 이형철근으로 깊이 10cm를 정확하게 표시한 뒤 정위치에 두고 매설하였으며 최대인발강도 값은 철근이 콘크리트와의 슬립 현상이 발생한 값으로 하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용한 시멘트는 KSL 5201에 규정된 국내 S사의 제1종 보통 포틀랜트 시멘트로 시멘트의 화학적 성질 및 비중은 Table 1과 같다.
- 실험한 데이터를 활용하는 것
- 잔골재는 경남 하동산 강모래로 전체 모래에서부터 이물질과 먼지를 완전 제거한 후 사용하였으며 굵은 골재는 최대치수 19mm 이하의 함안 석산의 화강암 쇄석을 물로 세척한 후 자연 상태로 건조시켜 사용하였다. Table 2는 해당 골재의 물리적 성질을 나타낸 것이다.
이론/모형
- 공 시체의 압축강도 시험은 KS F 2405 콘크리트의 압축강도 시험방법으로, 인장강도 시험은 KS F 2423 콘크리트의 인장강도 시험 방법, 휨강도 시험은 KS F 2408 콘크리트의 휨강도 시험 방법, 부착강도 시험은 KS F 2732 콘크리트 압축강도 추정을 위한 인발강도 시험방법에 준하여 강도시험을 실시하였다.
- 굴 패각 콘크리트의 슬럼프 측정은 KS F 2402 콘크리트의 슬럼프 시험 방법에 의해 실시하였으며 슬럼프값이 거의 나타나지 않는 경우에는 AE 감수제를 사용하여 혼합한 뒤 동일 방법으로 다시 실험을 실시하였다.
- 대해서만 사용하였다. 배합순서는 각 재료에 대해 먼저 사용량을 정확히 개량한 후 굵은 골재, 잔골재, 굴패각, 시멘트의 순으로 넣고 1분 정도 고르게 건비빔 한 후 필요량의 물을 추가하여 약 4~5분간 재료가 균질하게 배합될 수 있게 하였으며 KS F 2403 공시체 제작 및 양생 방법 규정에 따라 제작 및 양생을 하였다. 그리고 혼합방법은 되풀이되는 굴 패각 사용량 변경, 많은 공 시체 수 그리고 반복적인 공시체 제작 관계로 강제식 믹서기를 사용하지 않고 직접 손 비빔으로 혼합하여 제작하였으며 손비빔시 측정한 물의 양이 유실되지 않도록 주의하면서 작업을 실시하였다.
성능/효과
- 1) 분쇄한 굴 패각 입도 크기가 작을수록, 굴패각 대체율이 증가할수록 물시멘트비가 작을수록 작업 성과 강도 발현에 미치는 영향은 증가하는데 이의 주요 요인은 굴패각 입도 크기별에 대한 흡수율 때문이다.
- 2) 물시멘트비 60% 전후에서 굴 패각 콘크리트의 압축 및 인장강도는 대체율 30% 정도에서, 그리고 휨 및 부착강도는 대체율 10%에서 각 기준강도에 대해 최대 10% 정도 차이를 보이고 있다.
- 3) 실험한 강도들을 모두 분석한 결과 분쇄한 굴 패각을 잔골재 대체재로서 우수한 굴 패각 입도크기는 잔골재 해당 크기를 균등하게 취한 5.0mm이하이며 잔골재 대체율의 정도는 약 30%까지 가능하다.
- 5) 굴 패각을 혼입한 콘크리트의 탄성계수는 굴패각 대체율이 증가할수록 감소하는데 이것은 굴패각의 탄성계수가 골재의 탄성계수보다 작기 때문이며 대체율 10%까지는 거의 유사한 값을 보인다.
- 7~9는 압축강도에서와같이 배합유형과 W/C, 입도크기별 굴패각 대체율에 대한 28일 인장강도 변화를 나타낸 것이다. Fig. 7~9로부터 굴패각 사용량이 증가할수록 인장강도 크기는 감소하는 일반적인 성향을 보이는데 입도 크기와 관계없이 배합유형 C형을 제외한 대체율 30%까지는 기본강도의 87%이상 나타내며 입도크기 3.0~1.0mm는 제일 낮은 인장강도를 보이는 1.0mm 이하의 경우를 제외한 다른 입도크기와 유사한 강도를 나타내지만 약간 더 큰 인장강도를 보였다. 이러한 사실은 인장강도도 배합유형과 W/C, 굴패각 사용량의 영향을 받는 것으로 판단되며 특히 입도크기 1.
- 그리고 입도 크기가 균등하게 혼합된 5.0mm 이하의 부착 강도 크기는 대체율 30%까지 기본 부착강도의 81.0%이상으로 제일 우수하며 나타났다.
- 또한 동일 W/C에 있어서 배합유형별 슬럼프값의 변화는 골재량이 많을수록, 굴 패각 대체율이 높을수록 적어지며 동일 W/C에서의 입도 크기별 슬럼프값은 입도 크기가 작을수록 작업성이 우수하며 대체율이 증가함에 따라 거의 비례적으로 감소하는 양상을 보이고굴패각 대체시 입도 크기별로 같은 양을 채취하여 사용한 d형의 슬럼프값도 동일한 입도크기의 슬럼프값과 유사하게 나타났다.
- 본 연구에 있어서 실험한 전체 데이터를 이용하여 강도 상호 간의 관계를 연구한 결과 압축에 대한 인장강도, 휨에 대한 인장강도, 압축에 대한 부착 강도, 휨에 대한 부착강도의 값은 굴 패각을 사용하지 않은 기준강도의 평균값은 각각 11.99%, 45.95%, 7.19%, 28.36%정도이고 굴패각을 사용한 경우의 평균값은 13.18%, 48.76%, 5.94%, 23.59%정도로 굴 패각 콘크리트의 압축 및 휨에 대한 인장강도가 기준강도의 값보다 6~10% 정도 약간 더 우수하나 부착강도는 82.63 ~83.17%로 성능이 감소함을 보이는데 이로부터 굴패각을 사용하면 굴 패각을 사용하지 않은 것보다인 장강 도는 우수하지만 부착 강도는 다소 떨어짐을 알 수 있다. Fig.
- 대한 슬럼프 치를 나타낸 것이다. 여기서 굴 패각 함유량이 증가할수록 슬럼프값은 매우 감소하며골재량에 비해 수량이 적은 W/C 55%의 경우와 상대적으로 골재량이 제일 많은 배합유형 C의 경우 그리고 대체율이 높은 50%에서의 슬럼프값은 배합유형 A 를 제외하고는 거의 나타나지 않았다. 이것은 굴 패각을 많이 사용할수록 굴 패각이 배합 수의 흡수량이 많아지고 Table 3으로부터 굴 패각 입도 크기가 작으면 작을수록 흡수율이 커지기 때문에 공 시체 표면이 조잡해지고 거칠어지는 관계로 밀실 한 다짐상태가 요구되므로 굴패각 콘크리트 제작 시 굴 패각 흡수율 정도를 충분히 고려하여야 한다.
- 2와 3은 굴 패각 사용 크기를 일정하게 하고 배합유형 또는 W/C에 대한 강도 변화를 나타낸 것으로 이들의 주요인자는 각각 시멘트량과 수량의 변화이다. 여기서 배합유형의 시멘트 사용량이 제일 많은 A형과 W/C 55% 및 65%에서의 압축강도는 대체율 증가에 따라 감소하는데 W/C 60%의 경우 대체율 30% 이상에서 동일 조건의 기준배합 강도만큼 상회하게 나타났다. 이것은 혼합 대체한 분쇄된 굴 패각 상태가 완전건조된 상태로 콘크리트 배합에 사용될 경우 적절한 배합 관계를 이루면서 주변의 자유수를 굴패각이 흡수하여 상대적으로 W/C가 감소하여 충전율과 결합력을 높여 밀실해지기 때문으로 판단된다.
- 여기서 재령에 대한 압축강도 변화는 보통 대체율이 적을수록, 재령이 길수록 압축강도 변화는 증가하는데 굴 패각을 혼합하지 않은 경우 초기 7일 압축강도는 28일 강도의 63.0~71.7% 정도에 반해 굴 패각을 혼합한 경우에는 53.9~71.9%정도로 강도 발현은 비슷하나 발현범위가 더 넓게 나타났다. 그리고 재령 28일 및 91일 압축강도는 대체율 30% 이내에는 모두 해당 기준배합 강도의 91.
- 여기서 휨강도 크기는 WC가 적을수록, 골재량이많을수록, 굴패각 대체율이 적을수록 높은 휨강도을나타내며 입도크기가 제일 작1.0mm 이하의하의 경우 제일 우수한 휨강도 크기를 보이는데 이의 대체율 10% 및 30%에서는 각각 기본 휨강도의 80.0% 및 74.8%로 나타났다. 그리고입도 크기의입도크기의 5.
후속연구
- 16으로부터 일반적으로 굴 패각 혼입율이 증가할수록 굴패각 콘크리트의 탄성계수는 감소함을 보이고 있는데 이것은 굴 패각의 탄성계수가 골재의 탄성계수에 비해 작기 때문에 나타난 결과로 판단된다. 본 실험 결과에 의하면 굴 패각을 잔골재의 10%로 대체했을 경우 탄성계수는 W/C에 크게 관계없이 거의 유사한 값을 보이며 50%를 대체할 경우 급격히 떨어져 실용성이 없지만 30%까지 대체 사용한 경우의 탄성계수는 약 17% 정도 저하함을 보이는데 이에 대한 연구는 더욱 더 진전되어야 할 것이다.
- 이러한 굴 패각의 주성분은 석회석과 동일하게 대부분 방 해석구조의 탄산칼슘으로 되어 있지만 치밀질 암석상인 석회석과는 달리 매우 활성이 큰 미구조로 이루어져 있으므로 시멘트와의 수화반응과 부착성상의 어려움이 없을 것으로 판단되어 굴 패각을 적절한 크기로 분쇄한 후 입도를 조절하면 콘크리트 골재로서의 사용 가능성이 있을 것으로 보여진다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.